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LENTES
Las lentes son medios transparentes limitados por dos superficies, siendo curva al menos una de
ellas.
Lente convexa. Una lente convexa es más gruesa en el centro que en los extremos. La luz que
atraviesa una lente convexa se desvía hacia dentro (converge). Esto hace que se forme una
imagen del objeto en una pantalla situada al otro lado de la lente. La imagen está enfocada si la
pantalla se coloca a una distancia determinada, que depende de la distancia del objeto y del foco
de la lente. La lente del ojo humano es convexa, y además puede cambiar de forma para enfocar
objetos a distintas distancias. La lente se hace más gruesa al mirar objetos cercanos y más
delgada al mirar objetos lejanos. A veces, los músculos del ojo no pueden enfocar la luz sobre la
retina, la pantalla del globo ocular. Si la imagen de los objetos cercanos se forma detrás de la
retina, se dice que existe hipermetropía.
Lente cóncava. Las lentes cóncavas están curvadas hacia dentro. La luz que atraviesa una lente
cóncava se desvía hacia fuera (diverge). A diferencia de las lentes convexas, que producen
imágenes reales, las cóncavas sólo producen imágenes virtuales, es decir, imágenes de las que
parecen proceder los rayos de luz. En este caso es una imagen más pequeña situada delante del
objeto (el trébol). En las gafas o anteojos para miopes, las lentes cóncavas hacen que los ojos
formen una imagen nítida en la retina y no delante de ella.
Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales
cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al
eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al
objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de
forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura
mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un
punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman
imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.
Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma
una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más
pequeña que el objeto. Si la distancia del objeto es menor que la distancia focal de la
lente, la imagen será virtual, mayor que el objeto y no invertida. En ese caso, el
observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo
que forma en el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular
aparente) es mayor que el ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia
normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la
lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que
formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia
de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo,y es
diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la
relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según
aumenta la distancia focal.
La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la
superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la
lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional
al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal.
Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia
focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del
mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y
el diámetro efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su
inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura relativa
tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distancias
focales.
Tipo de lentes
Existen lentes convergentes y divergentes:
Tipos de lentes convergentes
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen
converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la
separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f).
Observa que la lente 2 tiene menor distancia focal que la 1. Decimos, entonces, que la lente 2
tiene mayor potencia que la 1.
La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal y se mide en dioptrías si la distancia
focal la medimos en metros.
Las lentes convergentes se utilizan en muchos instrumentos ópticos y también para la corrección
de la hipermetropía. Las personas hipermétropes no ven bien de cerca y tienen que alejarse los
objetos. Una posible causa de la hipermetropía es el achatamiento anteroposterior del ojo que
supone que las imágenes se formarían con nitidez por detrás de la retina.
Tipos de lentes divergentes
Si las lentes son más gruesas por los bordes que por el centro, hacen diverger (separan) los rayos
de luz que pasan por ellas, por lo que se conocen como lentes divergentes.
Si miramos por una lente divergente da la sensación de que los rayos proceden del punto F. A
éste punto se le llama foco virtual.
En las lentes divergentes la distancia focal se considera negativa.
La miopía puede deberse a una deformación del ojo consistente en un alargamiento
anteroposterior que hace que las imágenes se formen con nitidez antes de alcanzar la retina. Los
miopes no ven bien de lejos y tienden a acercarse demasiado a los objetos. Las lentes divergentes
sirven para corregir este defecto.
Reglas de construcción de imágenes en las lentes.
Las trayectorias de los infinitos rayos que salen de un objeto están definidas por estas
reglas:
Todo rayo que marcha paralelo al eje óptico antes de entrar en la lente, pasa, al salir de
ella, por el foco imagen, F' .
Todo rayo que pasa por el foco objeto, F, llega a lente y se refracta en ella, emergiendo
paralelo al eje óptico.
Todo rayo que pasa por el centro óptico (que es el centro geométrico de la lente) no
sufre desviación.
Para localizar el punto imagen que de un objeto da una lente, debemos construir por lo
menos la trayectoria de dos de los rayos más arriba mencionados. En el punto de cruce
se forma el punto imagen:
Casos de formación de la imagen según la posición del objeto
Lentes convergentes
Formación de imágenes:
Si tomas una lente convergente y la mueves acercándola y alejándola de un folio
blanco que sostienes con la otra mano, comprobarás que para una cierta distancia se
forma una imagen invertida y más pequeña de los objetos que se encuentran alejados
de la lente. Cuando es posible proyectar la imagen formada decimos que se trata de una
imagen real, y si no la podemos proyectar la denominamos imagen virtual.
De cada uno de los puntos del objeto salen miles de rayos que llevan la información
del objeto y se concentran en un punto donde se forma su imagen.
Las lentes convergentes, para objetos alejados, forman imágenes reales, invertidas
y de menor tamaño que los objetos
En los gráficos que siguen el objeto se dibuja en negro. Si la imagenes real se ve de
color azul y si es virtual en verde.
1.- Si el objeto está situado entre 2F y el infinito (menos infinito), la imagen estará
entre F' y 2F' y será invertida, real y más pequeña.
2.- Si el objeto está situado en 2f, la imagen estará en 2 F', y será de igual tamaño,
invertida y real.
3.- Si el objeto está situado entre 2F y F, la imagen estará situada más allá de 2 F' y
será mayor, invertida y real.
4.- Si el objeto está situado en F la imagen no se forma (se formaría en el infinito)
5.- Si el objeto está situado entre F y la lente, la imagen estará entre F y el infinito y
será virtual (la forman las prolongaciones de los rayos), mayor y derecha.
Lentes divergentes
Sea cual sea la posición del objeto frente a la lente la imagen siempre será virtual,
menor y derecha.
INSTRUMENTOS DE ÓPTICA
Lupa
. Una lupa es una lente convexa grande empleada para examinar objetos pequeños. La lente
desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto (en este
caso un hongo) por detrás del mismo. La imagen se llama virtual porque los rayos que parecen
venir de ella no pasan realmente por ella. Una imagen virtual no se puede proyectar en una
pantalla.
También llamada microscopio simple, esta formado por una lente convergente. Cuando el objeto
se coloca entre el foco y la lente se forma una imagen derecha, virtual agrandada del mismo lado
del objeto y entre el centro de curvatura y el infinito.
Microscopio compuesto
Un microscopio compuesto es un microscopio óptico que tiene más de un lente. Los
microscopios compuestos se utilizan especialmente para examinar objetos
transparentes o cortados en láminas tan finas que se transparentan. Se emplea para
aumentar o ampliar las imágenes de objetos y organismos no visibles a simple vista.
Comprende dos sistemas de lentes el ocular de distancia focal larga y el objetivo de
distancia focal corta. La imagen que forma el objetivo es real y se ubica entre la lente y
el foco del ocular, De esta forma será tratada como una lupa, observándose una imagen
virtual muy agrandada.
Anteojo astronómico
En el anteojo astronómico cuando el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y
el infinito, la imagen que se forma es virtual e invertida
Anteojo Terrestre
El anteojo terrestre difiere del astronómico por que tiene una tercera lente intercalada,
llamada vehículo que endereza la imagen.
Cámara fotográfica
Consta básicamente de una cámara oscura provista de una lente convergente u
objetivo, formando una imagen mas pequeña real e invertida sobre la película.
Aparato de Proyección
Se compone básicamente de un sistema de iluminación compuesto por un foco
luminoso , un espejo cóncavo (reflector) y una lente convergente que actúa como
condensador y de un sistema de proyección compuesto por una lente convergente y una
pantalla donde se formará una imagen real, invertida y de mayor tamaño que el objeto
(foto, película).
Conceptos básicos de óptica
Objeto: Cuerpo del cual se considera que parten los rayos de luz, ya sea porque
constituye una fuente luminosa o porque refleja la luz que le llega de una fuente
luminosa.
Imagen: Visión del objeto a través de una superficie reflectante o de un medio
refringente.
• Puede ser igual, mayor o menor que el objeto.
• Puede ser derecha o invertida.
• Puede ser real o virtual.
Imagen real es la que se puede proyectar sobre una pantalla (por ejemplo, un papel)
colocada en el lugar donde se forma la Imagen.
Imagen virtual es la que está formada por la prolongación de rayos (ya que éstos en
realidad no se cortan).